开关电源PCB电磁兼容特性的仿真分析及其改进.pdf

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1、第2期电源学报No．22014年3月JournalofPowerSupplyMar．2014DOI：10．13234~．issn．2095—2850．2014．2．20中图分类号：TN86文献标志码：A开关电源PCB电磁兼容特性的仿真分析及其改进陈城，黄辉，王金保，王鑫(1．北京交通大学电气工程学院，北京100044；2．北京市电加工研究所，北京100191)摘要：随着开关电源工作频率不断提高，电磁干扰问题也变得日益严重，结合LLC半桥谐振开关电源的设计实例，首先分析了高频传导干扰对PCB电磁兼容性的影响。在EMC分析中，使用Ca

2、denceSPB16．3与AnsoftDe—signer6．1相结合的方法，基于场的原理，建立PCB仿真模型，分析LLC半桥谐振开关电源PCB的电磁兼容特性。其次，根据电磁场近场分布图，对PCB的布局布线加以改进，提高了PCB的电磁兼容特性。最后，仿真结果表明其电磁场强度有较大幅度减小，同时进一步验证了设计阶段中针对PCB改进的合理性。关键词：LLC；电磁辐射；PCB；电磁兼容；仿真分析SimulationandImprovementofPCBElectromagneticCompatibilityCharacteristicso

3、faSwitchingPowerSupplyCHENCheng，HUANGHui，WANGJin—bao，WANGXin'(1．SchoolofElectricalEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China；2．BeijingInstituteofElectro—Machining，Beijing100191，China)Abstract：Astheworkingfrequencyoftheswitchingpowersupplyiscontinuouslyi

4、ncreasing，theelectromagneticinterferenceproblembecomesmoreandmoreserious．Firstly，takingtheLLCh~f-bfidgeresonantswitchingpowersupplyasanexample，theinfluenceofhigh—frequencyconductedinterferenceontheelectromagneticcompatibilityofPCBwasanalyzed．Basedonfieldtheory，Cadence

5、SPB16．3combinedwithAnsoftDesigner6．1wereusedtOanalyzetheEMCofthePCBfortheLLChalf—bridgeresonantswitchingpowersupply．Secondly，accordingtOthedistributionoftheelectromagneticnearfield，thelayoutofthePCBwasmodifiedtOimprovetheelectromagneticcompatibility．Finally，somesimula

6、tionresultsweregiven，andverifiedtheimprovementinPCBdesign．Keywords：LLC；EMI；PCB；EMC；simulationanalvsis引言为研究的一个难点。关于PCB电磁性能的研究，主要是针对PCB的布局布线，分析的方法一般采用电磁场计算或采由于印刷电路板(PCB)担负着开关电源的电气部分和机械部分的双重连接作用．所以它是开关电用仿真软件建立PCB实体仿真模型。常用的一种方法是采用AnsoflDesigner软件对微机开关点PCB源设计中不可缺少的一个重要部件ll

7、_3]。而在对PCB的进行高频干扰仿真时，如何提高其电磁兼容性成进行电磁兼容仿真分析，建立双面板实体模型，得到不同频率下的PCB的近场分布图。根据近场分布收稿日期：2013-09—12基金项目：国家自然科学基金资助项目(5l107003，5107703)图分析PCB的EMC并修改PCB布局布线，直到符ProjeetSupportedNationalNaturalScienceFoundationofChina(51107003，5107703)合标准为止[41：近年来又有一部分学者提出采用基第2期陈城，等：开关电源PCB电磁兼容特

8、性的仿真分析及其改进21于电场分析的开关电源印刷电路板EMC软件辅助图1(a)为LLC半桥谐振变流器原理图，半桥上的两设计，根据实时的耦合系数及时调整导线的方向、个功率MOSFET(Q和Q2)，占空比均为0．5；谐振电大小和形状；同时，通过干扰抑制